JP2012506822A - 車室内拡散照明用装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両運転者の視野外に配置される１以上の光源を含む、車両内部の拡散照明用装置に関する。特に屈折矯正手術を受けた後の運転者には、衰弱を生じる影響及び眩惑の徴候が顕れる。本発明の拡散光によって生じる縮瞳は、視覚品質の点から運転者の視覚機能を向上させる。

Description

本発明は、安全で快適な運転に関わる、車両の設計及び構成の分野に含まれる。本発明は車内照明に関し、より詳しくは特に目の屈折矯正手術を受けた運転者の運転中の安全性を高める目的で、車内照明の状態を最適に設定することに関する。

現代社会において、夜間や、照明の少ない状態における視野は極めて重要な問題である。これは、仕事や娯楽のための移動の多くがこうした状況下で行われるためである。明所視照明状態（昼光）においては視力に問題を感じない人々でさえ、多くの人々が、夜間に運転を行う際、あるいは低照明状態（薄明視状態）において作業を行う際に著しい困難を感じている。これらの困難のうち最も一般的な原因の１つが夜間近視である。夜間近視の主な特徴は、低照明状態において像に合焦することが困難になることである。この問題は、視覚光学系の辺縁部において像に合焦しにくいために瞳孔が拡大する際（瞳孔拡大）に、目の屈折特性が変化することによって生じる。低照明状態において瞳孔が自然に拡大する際、網膜の前方で視覚光学系の辺縁部によって合焦される光量が増大し、近視が生じる。目（角膜及び結晶質）を含む任意の光学系の辺縁部は、像の球状及び色における収差を生じる。この収差は、低光量及び瞳孔拡大状態において、コントラストに対する感度の低下のほか、ハローやグレア、スポット、変形及び他の光学的収差などの、視覚に不都合な影響をもたらす。これらの視覚上の問題は、目の屈折矯正手術を受けた人々の間で数の上でも種類の上でも増加している。これは一般に手術により生じる副作用によるものである。

夜間に運転を行うなど、安全上の理由から慎重さを要する作業では、周囲に十分な視野が必要である。人間の視覚系の適応性を最大限に最適化し、像を知覚する際の目の周辺部及び目の表面に生じうる他の変形の影響を最小化することが望ましい。

特に夜間に運転するなど薄明視低視界条件（mesopic low visibility condition）の下で運転する場合に、運転者及び乗客の視覚的能力を向上させるために車両内部の光源を使用する可能性が提案された。例えば、カナダ特許出願第２５４１２１８号は乗客の目に向けられる光束、より詳細には、運転者の瞳孔を収縮させる（縮瞳）べく運転者に向けられる、低照明条件下で瞳孔拡張によって生じる視覚的能力に対する悪影響を減少させる光束の利用に関する。光源は、調整可能な強度を有する光束が実質上直交する角度にて運転者の目に向けられるように、車両内部の運転者の前方に配置されることが好ましい。この対応策は、眩惑により運転者の能力が低下することでコントラストに対する感度が低下するため、実現可能でない。

米国特許第６０５６４２４号は、車両のワイパーの近隣に配置される細長い光源に関する。眩惑を低減し、像の明瞭性を高めるべく縮瞳を刺激する目的で運転者の目に直接光を当てる。この光強度は調整可能であり、所望の効果を増大させるべく別の色で構成することができる。

カナダ特許第２５４１２１８号及び米国特許第６０５６４２４号の目的は、視界不良の薄明視状態において車両の運転者の視覚能力を向上させることにある。しかし、上記特許はいずれも、その眩惑を生じる光源が運転者に与える影響により運転者のコントラストに対する感度及び視力が２０％も減少することがあり、従って、薄明視視界不良条件下で運転する際に運転者の視覚能力に悪影響を及ぼす点を考慮していない。

プリンス社（Ｐｒｉｎｃｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に付与された米国特許第５２８３７２０号は、運転者の気を散らすことのない車内灯及び読書灯を提供すべく敢えて運転者の目からそらされて光る光源に関する。米国特許第３６３０５６７号は、車両の運転者の眩惑を低減するために使用される装置に関し、ウィンドシールドに直接もしくは光束拡散面を利用して向けられた光源を含む。

米国特許第４９０５１２５号は、間接的で、柔らかく、紫色の光を放つ、自動車の運転者の疲労軽減のために使用される装置に関する。これにより夜間運転時に運転者の目の瞳孔が収縮し、接近してくる対向車のヘッドライトにより引き起こされる眩惑効果が大幅に低減される。米国特許第６５６８７３８号は、外部入射光線に応じて強度が調整される光源を含み、車両乗客の視野を照明するために反射面に向けられる光学的眩惑制限装置に関する。これらの特許は興味深いが、結局は夜間運転時の対向車の光によって生じる眩惑効果にのみ関するものである。

この問題の専門家であれば、前述の特許に記載されている装置では視界不良の薄明視条件下で夜間運転を行う、目の屈折矯正手術（特にレーシック（ＬＡＳＩＣ））を受けた人々及び／又は先進的な眼内レンズインプラントを埋め込んだ人々が悩まされるハローやグレア、像の変形、退色、グレア、未合焦像などにより生じる視力低下の問題を効率的に解決できないことがわかる。これらの特許は、夜間の対向車両のヘッドライトのみに関するものである。

米国特許第６０５６４２４号 米国特許第５２８３７２０号 米国特許第３６３０５６７号 米国特許第４９０５１２５号 米国特許第６５６８７３８号

本発明は、車両内部用の照明装置を使用して、低輝度の周辺光状態における車両運転者の視覚機能を向上させる技術的問題を効率的に解決するものである。これについて以下に説明する。

本発明は、少なくとも１の光源（２）及び各光源に電力を設置し提供するための手段を含む、車両（１）の内部を照明するための装置に関する。光源は車両の運転者（４）の視野（３）の外側に配置され、可変スペクトル成分の拡散光（５）を生じる。薄明視（低光量）の視界条件においては、前記装置は、調節された縮瞳効果（瞳孔狭窄）により運転者（４）の視覚機能を向上させる。

本発明においては、車両（１）の内部とは、車両の運転者（４）及び乗客のいる空間として定義される。本発明の関連する車両としては、自動車、バン、トラック、トラクターなどの任意のタイプの自動車、掘削機や圧縮機などの産業用車両、大小の飛行機やヘリコプターなどの航空機、戦車やタンクなどの軍用車両など、及び照明することが可能な運転者用エリアを有する任意の他の車両が挙げられる。

本発明においては、拡散光（５）は、照明対象物を多数の角度から照明し、一様かつ均質に光らせるように、１又はいくつかの光源（２）から発せられる任意の光、すなわち、全方向に伝播する光として定義される。光源（２）は、白熱灯や蛍光灯など任意のタイプのランプ、好ましくは光ファイバなどの照射面の振幅を著しく増大させるべく要素を追加可能なＬＥＤタイプのランプを利用して形成することができる。本発明の特定の実施形態では、補助拡散器、又は光源から発せられた光を反射する表面を利用して、対照物を均質かつ一様に照明することを可能とする拡散光効果（５）が発揮されてもよい。

光源（２）は電源に接続される。電源は車両自体の電力バッテリ、あるいは、例えばバッテリのような独立した電力発生装置等の任意の他の発電装置であってもよい。

本発明の特徴である拡散光光源（２）が、放射された光が決して運転者（４）の目に直接照射されないように、車両（１）の内部であって、車両の運転者（４）の視野（３）の外側に設置されることは重要である。このようにして、以下の二重の効果が達成される。第一に、光の存在によって副交感神経系が優位となることにより、瞳孔狭窄刺激が発生する。第二に、光が拡散されるので、視覚系の網膜ニューロンに影響しない視覚刺激が生じる。この光により生じる縮瞳は正確であり完全に調節される。よって、光は、このレベルの照明については最大数の感光体を有する領域である傍中心窩領域を照明する。本明細書においては、この縮瞳は調節された縮瞳と呼ばれる。

本発明の好ましい実施形態では、少なくとも１の光源（２）が車両の運転者（４）の上方に配置される。本発明の特定の実施形態では、前記運転者（４）が上方を見た際に光源（２）を直接見ることのないように、光源（２）は好ましくはレールシステム（６）を利用して、運転者（４）を眩惑することなく所望の縮瞳を引き起こす最も適切な位置に運転者（４）の頭部上方で移動可能である。本発明の別の特定の実施形態では、光源（２）は、独立してオン／オフされることが可能ないくつかの独立したランプを含んでいてもよい。

本発明の特定の実施形態では、光源は結合された光拡散器（７）を内蔵してもよい。拡散器（７）は、ランプから放射される光線を全方向へ伝播する光へと変形する要素である。本発明に記載された装置は、拡散光強度調節装置（８）を含む。当該装置（８）は車両運転者（４）に対し常に最適な視覚機能を提供する適切な縮瞳を行うべく調整可能である。この装置は、ハロー、グレア、スポット、変形、退色像及び未合焦像の形成、薄明視低照明条件下ならびに外部の視覚的刺激が存在する条件下で生じる視覚上の不快さを低減する目的において特に有用である。

照明装置を使用して得られる拡散光（５）は、波長が３８０〜７６０ｎｍの昼光（白色）であることが好ましい。本発明の好ましい実施形態では、照明装置を使用して得られる拡散光（５）は、白色光を構成する３８０〜５００ｎｍの短波長域（青色もしくは紫色）の割合が残りの帯域に対して増大されるように、調節装置又はフィルタ（９）を利用して特定の方法で調節されてもよい。このように、スペクトル帯域の光によって刺激される、網膜の神経中枢のいくつかのニューロンの光色素（ｍｅｌａｎｏｐｓｉｎ）を刺激することは可能である。具体的には、青色波長幅（４３１〜５００ｎｍ）又は紫色（３８０〜４３０ｎｍ）を増大させることができる。本発明の特定の実施形態では、分光成分の規制は調節装置を利用して行われる。

本発明に記載された装置により発生される拡散光（５）は、車両の運転者（４）の縮瞳を生じ、これにより、視覚光学系（１０）の辺縁部を通る視覚刺激光線（Ａ）の一部により発生される支障作用を低減することにより、外部刺激に直面した場合に運転者の視覚機能を向上させることを可能とする。収差によって生ずるこの支障作用は、網膜（１１）の前方に未合焦像（ａ及びａ’）として顕れる。図２は、視覚光学系（１０）の中心面を通る光線（Ｂ）が、いかにして網膜（１１）中で適切に合焦（ｂ）するかを示している調節された拡散光（５）によって生じる縮瞳は、薄明視低照明条件下で発生するハロー、グレア、スポット、変形及び未合焦像の形成といった他の支障作用を同時に低減する。

本発明に記載される装置は、特に任意のタイプの目の手術を受けた運転者に関する。通常、このような運転者においては、低照明環境下において前述の支障作用や視覚上の欠損が著しく増大するという、何らかの副作用や変形が目の表面に生じている。この典型例として、（例えばレーシック（ＬＡＳＩＫ）による）近視、遠視及び非点収差に関する屈折矯正手術を受けた人々、水晶体摘出後に先進的な眼内レンズインプラントを受けた人々などが挙げられる。

本発明の他の態様は、車両（１）の内部で放射される拡散光（５）を利用して、車両の運転者（４）に調節された縮瞳を刺激することにより、薄明視視界不良条件下において車両の運転者（４）の視覚機能を向上させる方法に関する。この方法の好ましい実施形態では、拡散光（５）は、好ましくは車両（１）の、運転者（４）の上方且つ車両運転者（４）の視野（３）の外側に配置される少なくとも１の光源（２）によって発生される。

この方法は、白色（昼光）で、強度の調整が可能であり、可変分光成分を有する拡散光（５）を発する少なくとも１のランプを用いる車両（１）の内部照明を含むことが好ましい。この方法の好ましい実施形態では、光源（２）は、昼光スペクトル帯、好ましくは主に青色帯及び紫色帯（３８０ｎｍ〜５００ｎｍ）の異なる割合を取得すべく設計されたフィルタ又は調節装置を内蔵する。

本発明に記載された装置及び照明方法は、当該領域に最終的に顕れる他の運転者を眩惑することなく低照明条件下において車両の位置を示す機能を提供できるという更なる利点を有する。

本発明の特徴の理解を促し、また説明文の一部をなす、３つの図面が本発明の説明を助けるべく含まれている。

照明装置を示す図であるリ、図中、（１）は車両内部、（２）は光源、（３）は車両運転者の視野、（４）は車両運転者、（５）は拡散光、（６）は支持レール及び光源の移動、（７）は光拡散器、（８）は拡散光の強度調節装置の制御、（９）は光源を調節するためのフィルタである。 照明装置を示す図であリ、図中、（２）は５つの独立したモジュールを内蔵する光源、（４）は車両運転者、（６）は支持レール及び光源の移動、（８）は各光源モジュールの調節に適したフィルタである。 視覚光学系における周辺収差を示す図であり、図中、周辺光線（Ａ）は視覚光学系（１０）を通り、網膜（１１）に対し後部焦点（ａ及びａ’）に収束し、中心領域（Ｂ）を通り、視覚光学系（１０）を通る光線は、網膜（１１）内に明確な像を提供する焦点（ｂ）に対し適切に屈折し、図において、視覚光学系は、前記視覚光学系の光学的中心を表す点線（１２）と交差する。

本発明の特定の実施形態をいくつか記載するが、これらは一例であり、他の実施形態の方法を排除するものではない。
第一実施形態

拡散光の光源として、ギャラクシーリンクインダストリーズ社（Ｇａｌａｘｙ Ｌｉｎｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｌｔｄ）より上市されているＬＥＤランプを利用した。当該ランプの寸法は幅１２センチメートル、長さ２４センチメートルであった。当該ランプは、ランプのサイズ（幅及び長さ）及び運転席の寸法を考慮し、車両の天井のベース構造に設置された。連続して５つのモジュールが間断なく配置されており、これらのモジュールは独立して作動させることが可能であった。

このようにして設置されたランプは、車両の運転者（４）に眩惑を与えずに縮瞳を生じさせた。そのためには、電力を１４ワット、電流を１．２アンプに設定し、ランプの照明状態を輝度２８１０ルクス、色温度７０００Ｋとした。グラスリン（Ｇｒａｓｓｌｉｎ）ブランドとして上市されているタイプの、そうした目的のために設計された調節装置（８）を利用して、光源（分光成分）の色温度を調節することが可能であった。

第二実施形態
第二実施形態は、屋根に固定された移動システムを有する車両の天井にランプが設置された点を除き、第一実施形態に記載されたものと同一の方法で実施された。当該移動システムは、自動車の前部座席を移動させて当該座席の乗客の位置を調整するために使用されるものに類似したレール（６）とホックのシステムを含んでいた。

第三実施形態
第三実施形態は、ロスコ（Ｒｏｓｃｏ）ブランドで上市されたタイプの光フィルタ（９）が追加された点を除き、第一実施形態に記載されたものと同一の方法で実施された。この光フィルタ（９）により、光の分光成分を３８０〜５００ｎｍの波長間で調節することが可能であった。

電力、電流、輝度及び分光成分は変更可能であり、変更することで、短波長の割合の高い色温度を増加させることが可能であった。拡散光（５）の分光成分の変更は、刺激の時間及び成分によって変わる神経系統の障害を生じないように人間の網膜の構造及び機能を光毒性の照明効果から保護する安全な範囲内において常に行われた。

Claims (23)

1. 調節された縮瞳により運転者（４）の視覚機能を向上させるための車両（１）内の照明用装置であって、運転者（４）の視野（３）の外側に配置され拡散光（５）を生成する少なくとも１の光源（２）と、各光源に対し電力を設置し供給するための手段と、を含む、車両（１）内の照明用装置。
2. 少なくとも１の光源（２）が完全に車両（１）の内部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の車両（１）内の照明用装置。
3. 少なくとも１の光源（２）が車両の運転者（４）の上方に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の車両（１）内の照明用装置。
4. 少なくとも１の光源（２）が運転者（４）の上方で移動させることが可能であることを特徴とする、請求項２又は３に記載の車両（１）内の照明用装置。
5. 前記移動が、車両の天井に固定されたレールシステム（６）を利用して行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両（１）内の照明用装置。
6. 各光源（２）が白熱灯、蛍光灯及び光ファイバ中で使用されるＬＥＤから選択されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両（１）内の照明用装置。
7. 各光源（２）が拡散器（７）を内蔵することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両（１）内の照明用装置。
8. 前記拡散光（５）の電力、電圧及び／又は輝度が調節可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両（１）内の照明用装置。
9. 前記拡散光（５）が３８０〜７６０ｎｍの波長を有する昼光であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両（１）内の照明用装置。
10. 前記拡散光（５）の分光成分が調整可能であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両（１）内の照明用装置。
11. 前記拡散光（５）の前記分光成分が少なくとも１のフィルタ（９）を利用して調節されることを特徴とする、請求項１０に記載の車両（１）内の照明用装置。
12. 前記拡散光（５）の前記分光成分が少なくとも１の調節装置（８）を利用して調節されることを特徴とする、請求項１０及び請求項１１に記載の車両（１）内の照明用装置。
13. 前記拡散光スペクトル（５）を構成する短波長域の割合が残りの帯域に対し増大されていることを特徴とする、請求項１０〜１２に記載の車両（１）内の照明用装置。
14. 前記拡散光スペクトル（５）を構成する３８０〜５００ｎｍの短波長域が残りの帯域に対し増大されていることを特徴とする、請求項１３に記載の車両（１）内の照明用装置。
15. 前記拡散光スペクトル（５）を構成する４３１〜５００ｎｍの短波長域が残りの帯域に対し増大されていることを特徴とする、請求項１３に記載の車両（１）内の照明用装置。
16. 前記拡散光スペクトル（５）を構成する３８０〜４３０ｎｍの短波長域が残りの帯域に対し増大されていることを特徴とする、請求項１３に記載の車両（１）内の照明用装置。
17. 視界不良の薄明視状態における車両の運転者（４）の視覚機能を向上させるべく車両内部（１）を照明するために使用される方法であって、
    前記車両（１）の内部及び前記運転者（４）の視野の外側に少なくとも１の拡散光光源（２）を設置し、
    各光源に対し、動力を設置し及び供給するための手段を提供し、
    前記車両（１）の内部に前記拡散光光源（５）を設けることによって、前記車両の運転者（４）に調節された縮瞳を生じさせる、
    ことを含む方法。
18. 少なくとも１の光源（２）が車両の運転者（４）の上方に配置され、前記光の移動を可能とするレールシステム（６）によって天井に固定されていることを特徴とする、請求項１７に記載の車両（１）内の照明方法。
19. 白熱灯、蛍光灯及び光ファイバタイプのランプ用ＬＥＤから選択される各光源（２）を、調節装置（８）を利用して調節することが可能であることを特徴とする、請求項１７及び請求項１８に記載の車両（１）内の照明方法。
20. 前記拡散光（５）の前記分光成分を１以上のフィルタ（９）を利用して調節することが可能であることを特徴とする、請求項１７〜１９に記載の車両（１）内の照明方法。
21. 前記拡散光（５）のスペクトルを構成する３８０〜５００ｎｍの短波長域の割合が残りの帯域に対し増大されていることを特徴とする、請求項２０に記載の車両（１）内の照明方法。
22. 前記拡散光（５）のスペクトルを構成する４３１〜５００ｎｍの短波長域の割合が残りの帯域に対し増大されていることを特徴とする、請求項２０に記載の車両（１）内の照明方法。
23. 前記拡散光（５）スペクトルを構成する３８０〜４３０ｎｍの短波長域の割合が残りの帯域に対し増大されていることを特徴とする、請求項２０に記載の車両（１）内の照明方法。

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